KR100539051B1 - A directiona and differential protective relay system for the traction power supply system to the DC operated electric rail car and the method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기 철도 급전계통에 있어서 열차에 DC 전력(power)을 공급하는 각 변전소에 설치되어 지락사고 보호기능을 갖는 지락보호계전기 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지락사고 발생 시 지락사고를 감지함과 동시에 지락사고가 발생한 방향을 함께 감지하여 그 방향의 인접 변전소에 지락사고 감지신호를 보내고 동시에 상기 인접 변전소로부터 지락사고 감지신호를 받으면 그 방향의 피더 차단기를 트립시켜 사고구간만을 계통으로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 방향차동지락보호계전기 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ground fault protection relay system having a ground fault protection function installed at each substation for supplying DC power to a train in an electric railway power supply system, and more specifically, to detect a ground fault when a ground fault occurs. At the same time, it detects the direction of the ground fault and sends a ground fault detection signal to an adjacent substation in that direction, and simultaneously receives a ground fault detection signal from the adjacent substation, trips the feeder breaker in that direction to separate only the accident section from the system. The present invention relates to a differential ground fault protection relay system and a control method thereof.
본 발명에서 제안하는 방향차동지락보호계전기 시스템을 적용하면, 열차가 운행되고 있는 전기철도계통에서 지락사고가 발생할 경우, 최소한의 지락사고 발생 구간만을 신속하게 분리하고 나머지 건전한 구간은 정상운행을 계속할 수 있도록 하는 효과가 기대된다.When the directional differential ground fault protection relay system proposed in the present invention is applied, when a ground fault occurs in an electric railway system in which a train is operated, only a minimum ground fault occurrence section can be quickly separated and the remaining healthy sections can continue normal operation. It is expected to have an effect.
Description
발명은 전기 철도 급전계통에 있어서 열차에 DC 전력(power)을 공급하는 각 변전소에 설치되어 지락사고 보호기능을 갖는 지락보호계전기 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지락사고 발생 시 지락사고를 감지함과 동시에 지락사고가 발생한 방향을 함께 감지하여 그 방향의 인접 변전소에 지락사고 감지신호를 보내고 동시에 상기 인접 변전소로부터 지락사고 감지신호를 받으면 그 방향의 피더 차단기를 트립시켜 사고구간만을 계통으로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 방향차동지락보호계전기 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a ground fault protection relay system having a ground fault protection function installed at each substation supplying DC power to a train in an electric railway power supply system, and more specifically, to detect a ground fault when a ground fault occurs. At the same time, it detects the direction where the ground fault occurred and sends a ground fault detection signal to an adjacent substation in that direction, and simultaneously receives a ground fault detection signal from the adjacent substation, tripping the feeder breaker in that direction to separate only the accident section from the system. The present invention relates to a differential ground fault protection relay system and a control method thereof.
일반적으로, 전기철도용 급전계통은 열차에 전력을 공급하기 위해 철도선로를 따라 설치되는 것으로, 연장이 긴 전차선로의 말단까지 규정된 전압을 안정적으로 공급하기 위해서는 적정한 구간마다 변전설비를 갖추고 있으며, 상기 변전소에서 AC 전원을 DC로 정류하여 DC 배전반과 급전선을 통하여 DC 전원을 열차에 공급한다. In general, an electric railway feed system is installed along a railroad line to supply electric power to a train. In order to stably supply a prescribed voltage to the end of a long tramway, a substation is provided at appropriate intervals. In the substation, AC power is rectified to DC to supply DC power to trains through DC switchboards and feeders.
상기와 같은 전기철도용 급전시스템에 있어서, 정상 운전 중 예기치 못한 사고 등으로 인하여 지락사고가 발생할 경우 각종 설비를 보호하고 공공의 안전을 확보하기 위하여 지락보호계전기를 설치하여 급격히 증가하는 지락전류를 검출하는 방법으로 사고를 판단하여 신속하게 전력공급을 차단하고 있다.In the electric power supply system for electric railway as described above, if a ground fault occurs due to an unexpected accident during normal operation, a ground fault protection relay is installed to detect various ground fault currents in order to protect various facilities and secure public safety. The accident is judged by the method, and the power supply is cut off quickly.
이를 위해 종래에는 도 1에서 보는 바와 같은 지락보호계전기를 사용하였다. 상기 지락보호계전기는 지락전류가 대지와 네가티브 버스(Negative Bus) 사이에 설치된 저항기를 통해 흐르므로 저항기 양단의 전압을 측정하여 이를 전류값으로 연산하고, 상기 연산 결과 산출된 전류값이 정해진 설정치를 초과하는 경우에는 지락사고로 판단하여 변전소에 설치된 전력공급용 피더(feeder) 차단기를 개방시켜 전력 공급을 차단하고 있다. For this purpose, a ground fault protection relay as shown in FIG. 1 is used. Since the ground fault current flows through the resistor installed between the earth and the negative bus, the ground fault protection relay measures the voltage across the resistor and calculates it as a current value, and the calculated current value exceeds the predetermined value. In the case of a ground fault, the feeder breaker for power supply installed in the substation is opened to cut off the power supply.
그러나 종래의 지락보호계전기시스템에서는 규모가 큰 지락사고가 발생할 때, 지락사고가 직접적으로 발생한 구간의 변전소에 설치된 보호계전기뿐만 아니라 인접한 변전소의 지락보호계전기에서도 계전기 동작에 충분히 큰 상당한 지락전류가 유입될 경우 정확히 어느 구간에서 지락사고가 발생하였는가를 판단할 수 없는 문제점이 있다. However, in the conventional ground fault protection relay system, when a large ground fault occurs, a significant ground fault current sufficiently large for the operation of the relay may be introduced not only in the protection relay installed in the substation in the section in which the ground fault directly occurs. In this case, there is a problem in that it is impossible to determine exactly in which section a ground fault occurred.
또한, 상기와 같이 지락사고 구간을 정확히 판단할 수 없게 되면, 지락사고와 무관한 여타 건전 구간의 전차선에도 전력공급이 차단되어 광범위한 열차의 운행차질 등 사고의 파급영향이 불필요하게 확대되는 문제점이 있다. In addition, if it is impossible to accurately determine the ground fault section as described above, power supply is also cut off in the tram line of the other healthy section irrelevant to the ground fault, there is a problem in that the ripple effect of accidents, such as a wide range of train operation disruption is unnecessarily expanded. .
특히, 열차가 교량이나 터널을 통과하고 있는 상황에서, 상기와 같은 문제가 발생하면, 승객과 차량의 안전에 심각한 위험을 초래할 수 있는 문제점이 있다. In particular, in the situation where the train is passing through a bridge or tunnel, if the above problem occurs, there is a problem that can cause a serious risk to the safety of passengers and vehicles.
본 발명은 상기에 서술한 종래 기술이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 지락사고 발생 시 지락사고를 감지함과 동시에 사고 발생지점의 방향을 함께 감지하여 지락사고가 직접적으로 발생한 최소한의 구간만을 계통으로부터 신속하게 분리하는 것을 특징으로 하는 방향차동지락보호계전기 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, at the same time to detect the ground fault when the ground fault occurs at the same time to detect the direction of the point of occurrence of the minimum section where the ground fault occurred directly It is an object of the present invention to provide a differential ground fault protection relay system, characterized in that the bay is quickly disconnected from the system.
아울러, 실제의 지락사고가 상행선에서 발생하였는지 아니면 하행선에서 발생하였는지에 대해서는 사고구간의 상하행선 전차선 모두를 계통에서 분리한 후 재폐로 로직을 수행결과에 따라 판단할 수 있는 방향차동지락보호계전기 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, it provides a directional differential ground fault protection relay system that can determine whether the actual ground fault occurred on the up line or the down line by separating the up and down line tram lines from the grid and performing the reclosing logic according to the execution result. It aims to do it.
특히, 본 발명은 정확한 사고 구간과 사고 선로를 오차 없이 판단하여 지락사고가 직접적으로 발생한 구간의 해당 선로만을 계통에서 신속하게 분리시키므로 여타 건전한 전차선에는 전력공급과 정상적인 열차 운행을 계속할 수 있도록 하는 방향차동지락보호계전기시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. In particular, the present invention determines the correct accident section and the accident track without error and quickly separates only the corresponding track of the section in which the ground fault occurred directly from the system, so that the direction of the power supply and normal train operation can be continued to other healthy train lines. An object is to provide a ground fault protection relay system.
상기에 서술한 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명은 전기 철도를 따라 운행하는 열차에 전력을 공급하기 위해 급전계통의 각 변전소에 설치되어 접지사고 보호기능을 수행하는 지락보호계전기시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지락사고 발생 시 지락전류의 절대값이 설정치를 초과하는지와 지락전류의 방향성을 검출하여 두 가지 요건이 동시에 만족하는 경우 사고 지점으로 향하는 방향의 피더 차단기를 차단하고, 이어서 재폐로 로직을 수행하여 전기철도의 상행선 또는 하행선 중 어느 구간에서 지락사고가 발생하였는지를 인지할 수 있는 것을 특징으로 하는 방향차동지락보호계전기시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.In order to solve the above technical problem, the present invention relates to a ground fault protection relay system that is installed in each substation of the power supply system to supply power to a train running along an electric railway, performing a ground accident protection function, More specifically, in the event of a ground fault, the absolute value of the ground current exceeds the set value and the directionality of the ground current is detected. If both requirements are satisfied at the same time, the feeder circuit breaker in the direction to the accident point is blocked, and then the reclosing logic The present invention relates to a differential ground fault protection relay system and a control method thereof, which can recognize whether a ground fault occurs in an upstream or a downline of an electric railway.
상기 방향차동지락보호계전기시스템은 변전소와 연결된 급전선과 귀환선에 흐르는 전류의 값을 측정하는 전류측정부와, 상기 전류측정부에서 측정한 전류의 값의 합과 차를 연산하는 연산부와, 상기 연산부에서 산출된 값이 상기 시스템의 지락사고 판단 기준값과 비교하여 기준값을 초과하는 경우 지락사고로 판단하고 동시에 사고 지점의 방향을 판단하는 누설전류 판단부와, 상기 누설전류 판단부에 의해 지락사고가 발생한 방향에 위치한 인접 변전소로 지락사고 감지신호를 송신하고 인접한 변전소로부터 송신되는 지락사고 감지신호를 수신하는 송수신부 및 일정 조건을 충족하였을 경우에 피더차단기의 트립과 재폐로 로직을 제어하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다. The directional differential ground fault protection system includes a current measuring unit for measuring the value of the current flowing in the feed line and the return line connected to the substation, a calculating unit for calculating the sum and difference of the value of the current measured by the current measuring unit, and the calculating unit If the value calculated in the above-mentioned ground fault accident determination value of the system exceeds the reference value, the ground fault is determined by the ground fault and at the same time, the leakage current judging unit and the ground fault accident Transmitter and receiver to send ground fault detection signal to adjacent substation located in the direction and receive ground fault detection signal transmitted from adjacent substation, and control unit to control logic of tripping and reclosing of feeder circuit breaker when certain conditions are met. It is characterized by.
상기 제어부는 상기 누설전류 판단부에 의해 지락사고로 판단되고 일정 조건을 충족하였을 경우 지락사고 발생 지점 방향측에 설치된 피더 차단기를 트립하도록 제어하는 피더차단기 트립 제어부와, 일측 방향의 피더 차단기를 트립한 후 상행선 전차선과 하행선 전차선중 하나를 선택하여 재폐로 로직을 수행시키는 재폐로 제어부와, 상기 재폐로 로직 수행 후 재폐로가 성공했는지를 판단하는 재폐로 성공여부 판단부로 구성되는 것을 특징으로 한다. The control unit has a feeder circuit breaker trip control unit for controlling the feeder circuit breaker to be tripped when the ground fault is determined by the leakage current determination unit and meets a predetermined condition, and trips the feeder circuit breaker in one direction. It is characterized in that it comprises a reclosing control unit for performing the reclosing logic by selecting one of the up-line tram line and the down-line tram line, and the reclosing success or failure determining unit to determine whether the re-closing is successful after the reclosing logic.
상기와 같이 구성되는 방향차동지락보호계전기 시스템은 다음과 같이 동작한다.The direction differential ground fault protection relay system configured as described above operates as follows.
상기 방향차동지락보호계전기시스템이 설치된 임의의 변전소를 기준으로, 상기 임의의 변전소의 왼쪽과 오른쪽의 급전선과 귀환선에 흐르는 전류를 측정하여, 왼쪽으로 인출된 급전선과 귀환선에 흐르는 전류의 합과 오른쪽으로 인출된 급전선과 귀환선에 흐르는 전류의 합을 연산한다. 정상 상태일 경우에는 대지로의 누설전류는 매우 작으므로 왼쪽 급전선과 귀환선에 흐르는 전류의 합과 오른쪽 급전선과 귀환선에 흐르는 전류의 합은 모두 매우 작은 값이 된다. 그러나 지락사고가 발생했을 경우에는 지락전류가 커지게 되므로, 방향차동지락보호계전기시스템 내에 지락사고 판단 기준값을 정하여, 왼쪽 또는 오른쪽 전류값이 기준값 보다 크면 일단 지락사고가 발생한 것으로 판단한다. 이때 지락사고가 발생한 방향으로 인출되는 쪽의 전류의 합은 양(+)의 값을 가지나, 지락사고 발생 지점과 반대 방향으로 인출되는 쪽의 전류의 합은 음(-)의 값을 가진다. 따라서 인출되는 전류의 합이 양(+)의 값을 가지며 동시에 기준값 보다 큰 값이면 일단 그 방향에서 지락사고가 발생하였다는 것을 알 수 있다. 그러나 이 상태에서는 사고가 발생한 방향만 알 수 있을 뿐 지락사고가 발생한 지점은 알 수 없는 상태이다. 따라서 상기와 같은 방법으로 판단한 결과 임의의 변전소를 기준으로 그로부터 왼쪽 방향에서 지락사고가 발생했을 경우 방향차동지락보호계전기시스템은 사고 방향과 같은 왼쪽의 인접한 변전소의 방향차동지락보호계전기시스템으로 지락사고 감지신호를 전송한다. 상기 지락사고 감지신호를 수신한 왼쪽 변전소를 기준으로 보면 지락사고는 오른쪽에서 발생한 것이므로 동 왼쪽에 위치한 변전소에서는 지락사고 감지신호를 오른쪽 변전소의 방향차동지락보호계전기시스템으로 송신한다. 따라서 상기 임의의 변전소의 방향차동지락보호계전기시스템은 자신의 위치에서 검출한 대지전류의 크기와 왼쪽 방향 지락사고 감지 및 왼쪽의 인접 변전소로부터 수신 받은 지락사고 감지신호를 종합하여 자신의 왼쪽 방향 인접구간에서 지락사고가 발생했음을 최종적으로 판단하게 된다. Based on any substation in which the directional ground fault protection relay system is installed, the current flowing through the feed line and the return line on the left and right sides of the arbitrary substation is measured, and the sum of the current flowing through the feed line and the return line drawn to the left and Calculate the sum of the current flowing through the feeder and the return line drawn to the right. In the steady state, the leakage current to the ground is very small, so the sum of the currents flowing in the left feeder and the return line and the sum of the currents flowing in the right feeder and the return line are both very small values. However, if a ground fault occurs, the ground fault current is increased. Therefore, a ground fault decision criterion is set in the directional differential ground fault protection relay system, and it is determined that a ground fault has occurred once the left or right current value is larger than the reference value. In this case, the sum of the currents drawn out in the direction of the ground fault has a positive value, but the sum of the currents drawn out in the opposite direction to the point of the ground fault has a negative value. Therefore, if the sum of the currents drawn is positive and at the same time larger than the reference value, it can be seen that a ground fault occurred in the direction. However, in this state, only the direction in which the accident occurred can be known only where the ground fault occurred. Therefore, if the ground fault occurs in the left direction from the base of any substation based on the above method, the direction differential ground fault protection relay system detects the ground fault with the direction differential ground fault protection relay system of the adjacent substation as the accident direction. Send a signal. Based on the left substation receiving the ground fault detection signal, the ground fault occurs on the right side, so the substation located on the left side transmits the ground fault detection signal to the direction differential ground fault protection relay system of the right substation. Therefore, the directional differential ground fault protection relay system of the arbitrary substation combines the magnitude of the ground current detected at its position, the ground fault detection in the left direction, and the ground fault detection signal received from the adjacent substation on the left side of the substation. The final decision is that a ground fault has occurred.
만약, 상기 두 가지의 감지신호 조건을 동시에 만족하지 않으면, 인접구간에서는 지락사고가 발생하지 않은 것으로 판단한다. If the two detection signal conditions are not satisfied at the same time, it is determined that a ground fault has not occurred in the adjacent section.
상기 판단결과 자신의 위치로부터 인접된 구간에서 지락사고가 발생한 것으로 판단되면, 방향차동지락보호계전기시스템은 자신이 위치한 변전소로부터 사고 지점 방향으로 전력을 공급하는 피더의 차단기를 트립시켜 사고 구간을 계통으로부터 분리한다.If it is determined that a ground fault has occurred in a section adjacent to its position, the directional ground fault protection relay system trips the breaker of the feeder that supplies power from the substation in which it is located to the point of the accident. Separate.
상기와 같이 지락사고 발생 지점의 양측(왼쪽, 오른쪽)의 변전소의 방향차동지락보호계전기에 의해 피더차단기가 트립되면, 사고 구간은 건전구간으로부터 격리되나 실제 지락사고가 상행선과 하행선중 어느 선로에서 발생하였는지는 여전히 의문으로 남는다. 따라서 상행선과 하생선 중 어느 선로에서 지락사고가 발생했는지를 확인하기 위해서는, 재폐로 로직을 추가적으로 수행하여 지락사고가 발생한 선로를 정확히 판별할 수 있다. If the feeder breaker trips by the direction differential ground fault protection relays of substations on both sides (left and right) of the ground fault occurrence point as described above, the accident section is isolated from the health section, but the actual ground fault occurs on either the up line or the down line. The question still remains. Therefore, in order to check whether a ground fault has occurred on the uplink or the offshore line, the reclosing logic may be additionally performed to accurately determine the line on which the ground fault has occurred.
만약, 상행선의 피더 차단기를 재폐로 시켜 재폐로가 성공하면 상행선의 급전선에 지락사고가 존재하지 않음을 의미하고, 재폐로에 실패하면 상행선의 급전선에서 지락사고가 발생한 것임을 알 수 있다. 하행선에 대한 검토도 마찬가지이다. 따라서 최종적으로는 지락사고 구간의 지락선로만을 계통에서 분리시키고 나머지 건전선로에는 전력공급을 계속할 수 있다. If re-closing is successful by reclosing the feeder breaker of the up line, it means that a ground fault does not exist in the feed line of the up line. If the reclose fails, a ground fault may occur in the feed line of the up line. The same applies to the review of the down line. Therefore, only the ground line of the ground fault section can be separated from the system and power can be supplied to the remaining healthy lines.
상기와 같이 구성되어 동작하는 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment according to the present invention configured and operated as described above are as follows.
도 2는 방향차동지락보호계전기시스템의 블럭도를 나타낸 도면이고, 도 3은 DC 급전계통의 방향차동지락보호계전기시스템의 개념과 전류측정을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 DC 급전시스템의 지락사고 위치를 검출하기 위한 설명도이다.2 is a block diagram of a directional differential ground fault protection relay system, FIG. 3 is a view for explaining the concept and current measurement of the directional differential ground fault protection relay system of the DC power supply system, Figure 4 is a ground fault of the DC power supply system It is explanatory drawing for detecting an accident position.
상기 방향차동지락보호계전기시스템은 도 2에서 보는 바와 같이, 변전소와 연결된 각각의 급전선과 귀환선에 흐르는 전류의 값을 측정하는 전류측정부(20)와, 상기 전류측정부(20)에서 측정한 전류의 값의 합을 비교·연산하는 연산부(21)와, 상기 연산부(21)에서 산출된 값이 상기 시스템의 지락사고 판단 기준값과 비교하여 사고 여부를 판단하고 그 사고 지점의 방향을 감지하는 누설전류 판단부(22)와, 상기 누설전류 판단부(22)에 의해 사고로 판단되면 사고 지점 방향의 인접 변전소로 지락사고 감지 신호를 송신하고 인접변전소로부터 지락사고 감지신호를 수신하는 송수신부(23)와, 상기 누설전류 판단부(22)에 의해 지락사고로 판단되고 일정 조건을 충족하였을 경우에 사고 지점측으로 전력을 공급하는 피더 차단기의 트립과 재폐로 로직을 수행토록 제어하는 제어부(24)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the directional differential ground fault protection relay system measures a current measurement unit 20 for measuring a value of current flowing through each of the feeder line and the return line connected to the substation, and the current measurement unit 20. Computation unit 21 for comparing and calculating the sum of the current values, and the value calculated by the operation unit 21 compares the ground fault accident determination standard value of the system to determine whether an accident is detected and the leakage of sensing the direction of the accident point. If it is determined by the current judging unit 22 and the leakage current judging unit 22, the transceiver 23 which transmits a ground fault detection signal to an adjacent substation in the direction of the accident point and receives a ground fault detection signal from the adjacent substation. And the tripping and reclosing of the feeder circuit breaker supplying power to the accident point side when the ground fault is determined by the leakage current determining unit 22 and meets a predetermined condition. It is configured to include a controller 24 that controls.
상기 제어부(24)는 상기 누설전류 판단부(22)에 의해 지락사고로 판단되고 일정 조건을 충족하였을 경우 피더차단기(B1, B2, 혹은 B3, B4 )를 트립하도록 제어하는 피더차단기 트립 제어부(25)와, 피더차단기(B1, B2, 혹은 B3, B4 )가 트립되고 난 후 재폐로 로직을 수행시키는 재폐로 제어부(26)와, 상기 재폐로 제어부(26)에 의해 재폐로 수행 후 재폐로가 성공했는지를 판단하는 재폐로 성공여부 판단부(27)로 구성되는 것을 특징으로 한다.The control unit 24 controls the feeder circuit breaker B 1 , B 2 , or B 3 , B 4 to trip when the leakage current determination unit 22 determines that a ground fault has occurred and meets a predetermined condition. After the trip control unit 25 and the feeder circuit breaker (B 1 , B 2 , or B 3 , B 4 ) are tripped, the reclosing control unit 26 for performing reclosing logic and the reclosing control unit 26 are provided. After the reclosing by the re-closure success judging unit 27 for determining whether the re-closure was successful, characterized in that the configuration.
상기와 같이 동작하는 방향차동지락보호계전기 시스템의 세부적인 동작을 도 3을 참고로 하여 살펴보면 다음과 같다.Looking at the detailed operation of the direction differential ground fault protection relay system operating as described above with reference to FIG.
도 3의 B 변전소를 기준으로 하여 설명하면, B 변전소를 중심으로 왼쪽 급전계통과 오른쪽 급전계통으로 구분할 수 있으며, 각 방향으로 나가는 전류의 총화는 키르히호프의 제 1 법칙에 의하여 항시 0이 된다. 그러나 실제로는 네가티브 귀환회로로부터 대지로의 누설전류는 아주 작은 양이 흐르게 된다. Referring to the B substation of FIG. 3, it can be divided into a left feed system and a right feed system centering on the B substation, and the sum of the currents going out in each direction is always 0 according to Kirchhoff's first law. In reality, however, a small amount of leakage current flows from the negative feedback circuit to the ground.
상기와 같은 내용을 식으로 나타내면 다음과 같다.The above contents are expressed as follows.
상기 수학식 1에서 좌변은 급전변전소로부터 오른쪽으로 인출되는 급전선과 궤환선의 전류값을 의미하고, 정상상태에서의 이 값은 매우 작은 값이다. 마찬가지로 수학식 2에서 좌변은 급전변전소로부터 왼쪽으로 인출되는 급전선과 궤환선의 전류값을 의미하며 이 또한 정상상태에서는 매우 작은 값이다. 그러나 지락사고가 발생한 순간에는 지락전류의 값이 급격히 커지며 그에 따라 오른쪽 전류값과 왼쪽 전류값의 크기가 변한다. 이와 같은 점을 이용하여 어느 순간의 왼쪽방향 또는 오른쪽 방향 전류값이 일정치 이상으로 흐르면 지락사고가 발생한 것으로 판단할 수 있도록 미리 설정한 기준값과 비교하여 지락사고 발생여부를 감지한다.In Equation 1, the left side denotes a current value of a feed line and a feedback line drawn out from the feed substation to the right, and this value in a steady state is a very small value. Similarly, in Equation 2, the left side means the current value of the feeder and the feedback line drawn out from the feeder substation to the left, which is also very small in the steady state. However, the moment the ground fault occurs, the value of the ground current rapidly increases, and the magnitudes of the right and left current values change accordingly. Using this point, if the current value in the left direction or the right direction flows more than a predetermined value, a ground fault is detected by comparing with a preset reference value to determine that a ground fault has occurred.
이때 지락사고가 발생한 방향으로 인출되는 쪽의 전류의 합은 양(+)의 값을 가지나, 지락사고 발생 지점과 반대 방향으로 인출되는 쪽의 전류의 합은 음(-)의 값을 가진다. 따라서 인출되는 전류의 합이 양(+)의 값을 가지며 동시에 기준값 보다 큰 값이면 일단 그 방향에서 지락사고가 발생하였다는 것을 알 수 있다. 그러나 이 상태에서는 사고가 발생한 방향만 알 수 있을 뿐 지락사고가 발생한 지점은 알 수 없는 상태이다. 따라서 상기 판단결과 지락사고가 임의의 변전소로부터 오른쪽 방향에서 발생한 것으로 감지되면 그 지락사고 감지신호를 오른쪽의 인접한 변전소의 방향차동지락보호계전기시스템으로 전송한다. In this case, the sum of the currents drawn out in the direction of the ground fault has a positive value, but the sum of the currents drawn out in the opposite direction to the point of the ground fault has a negative value. Therefore, if the sum of the currents drawn is positive and at the same time greater than the reference value, it can be seen that a ground fault occurred in that direction. However, in this state, only the direction in which the accident occurred can be known only where the ground fault occurred. Therefore, if the ground fault is detected from the substation in the right direction as a result of the determination, the ground fault detection signal is transmitted to the directional differential ground fault protection relay system of the adjacent substation on the right side.
만약, 임의의 변전소(B 변전소)에서 지락 사고가 감지되고, 그 지락사고 지점이 오른쪽 방향에서 일어난 것으로 판단되면 B변전소에서는 지락사고 감지신호를 오른쪽에 인접한 C변전소의 방향차동지락보호계전기시스템으로부터 지락사고 감지신호를 송신하고, 동시에 C변전소전소에서 감지되는 사고 지점은 C변전소를 기준으로 할 때의 왼쪽 방향이 되므로 C변전소에서는 왼쪽에 인접한 B변전소로 지락사고 감지신호를 전송한다. 따라서 B변전소에서는 자신의 위치에서 감지한 지락사고 감지신호와 오른쪽의 C변전소로부터 수신된 지락사고 감지신호를 종합하여 오른쪽 방향 인접 구간(B-C구간)에서 지락사고가 발생한 것으로 최종 판단하고 오른쪽 방향의 피더차단기(B1, B2)를 모두 트립시키며, C변전소에서는 자신의 위치에서 감지한 지락사고 감지신호와 왼쪽에 인접한 B변전소에서 전송해온 지락사고 감지신호를 종합하여 왼쪽의 인접구간(B-C구간)에서 지락사고가 발생한 것으로 최종 판단하여 왼쪽 방향으로 인출되는 피더 차단기(B3, B4 )를 트립시켜 고장구간을 계통으로부터 분리한다. 한편, B변전소 보다 왼쪽에 인접한 A변전소에서도 지락사고 감지신호는 검출될 수 있으나, 그 지락사고가 발생한 방향은 오른쪽 방향이 되므로 A변전소에서는 오른쪽에 인접한 B변전소로 지락사고 감지신호를 보내게 되나, B변전소로부터는 아무런 신호를 받지 못하므로 A변전소의 인접구간에서는 지락사고가 발생하지 않은 것으로 판단한다. 이와 같은 방법으로 지락사고가 발생한 구간을 정확히 계통으로부터 분리할 수 있게 된다.If a ground fault is detected at any substation (B substation) and it is determined that the ground fault point occurred in the right direction, the ground fault detection signal from the substation B is grounded from the direction differential ground fault protection relay system of the adjacent C substation. The accident detection signal is transmitted, and at the same time, the accident point detected by the C substation becomes the left direction when the C substation is referenced, and therefore, the C substation transmits a ground fault detection signal to the B substation adjacent to the left. Therefore, in substation B, the ground fault detection signal detected at its own location and the ground fault detection signal received from the right C substation are combined to finally determine that a ground fault has occurred in the adjacent section on the right side (BC section). The circuit breaker (B 1 , B 2 ) is tripped, and in the substation C, the ground fault detection signal transmitted from the B substation adjacent to the left and the ground fault detection signal transmitted from the B substation adjacent to the left are combined. by the final judgment counted as an earth fault trip the feeder breakers (B 3, B 4) to be drawn out to the left to separate from the grid fault section on the. On the other hand, the ground fault detection signal can be detected in the A substation adjacent to the left than the B substation, but since the direction of the ground fault is in the right direction, the ground fault detection signal is sent to the B substation adjacent to the right, Since no signal is received from substation B, it is judged that no ground fault occurred in the adjacent section of substation A. In this way, the section in which the ground fault has occurred can be accurately separated from the system.
도면 부호 100은 포지티브 급전선에 전력을 공급하는 DC 급전변전소이고, 도면 부호 200은 전기철도 상에서 운행되는 열차이다.Reference numeral 100 denotes a DC feed substation for supplying power to a positive feeder, and reference numeral 200 denotes a train running on an electric railway.
상기의 설명을 도 4를 참조하여 간단히 설명하면, 지락사고가 F1에서 발생하였을 경우, B 변전소의 오른쪽 방향의 모든 피더차단기와 C 변전소의 왼쪽 방향 피더차단기가 모두 트립되고, 지락사고가 F2에서 발생하면 C 변전소의 오른쪽 방향 피더차단기와 D 변전소의 왼쪽 방향 피더차단기가 모두 트립된다.The above description will be briefly described with reference to FIG. 4, when a ground fault occurs in F 1 , all the feeder breakers in the right direction of the B substation and the left feeder breakers in the C substation are tripped, and the ground fault is F 2. If occurs at, both the right-side feeder breaker at substation C and the left-side feeder breaker at D substation trip.
따라서, 지락사고의 위치가 어느 변전소와 어느 변전소의 사이에서 발생했는지를 판별할 수 있으므로, 지락사고 구간내의 피더 차단기만을 트립시키면 된다.Therefore, since it is possible to determine which substation and which substation the position of the ground fault has occurred, it is only necessary to trip the feeder breaker in the ground fault section.
그러나 상기와 같은 경우에는, 상행 방향의 전차선과 하행 방향의 전차선 중 어느 전차선에서 지락사고가 발생된 것인지는 알 수 없다. However, in the above case, it is not known which ground line accident occurred in the tank line in the ascending direction and the tank line in the downward direction.
따라서 어느 전차선에서 지락사고가 발생한 것인지는 사고구간이 계통에서 분리된 후 수행되는 재폐로 로직에 의해서 판별된다. Therefore, which tank line a ground fault has occurred is determined by the reclosing logic that is performed after the accident section is separated from the system.
즉, 사고구간이 계통으로부터 격리된 후, 임의로 상행선 전차선의 피더 차단기를 재폐로 하였을 경우에, 재폐로가 성공하면 상행선 전차선에는 지락사고가 존재하지 않음을 의미한다. 하행선의 경우도 마찬가지이다. 그러나 재폐로 로직은 다음과 같은 상황 전개를 유의하여야 한다. 먼저 재폐로가 시도되는 전차선에, 상행선이든 하행선이든, 지락사고가 존재하면 또 다시 상하행선 모두가 지락보호계전기에 의하여 트립되고, 반복하여 재폐로가 시도되면 또 다시 상하행선 모두가 트립되어 회복할 수 없는 Lockout 상태에 빠져 상하행선 모두가 계통으로부터 분리되어 복구가 지연될 우려가 크다. 따라서 이를 피하기 위해서는 최초의 재폐로가 실패하였을 경우에는 실패한 전차선을 기억하였다가 다음번에는 다른 전차선으로 바꾸어 재폐로를 수행하고 실패한 전차선은 재폐로를 수행하지 않는다. In other words, if the feeder breaker of the ascending lane is arbitrarily reclosed after the accident section is isolated from the system, if the reclosing succeeds, it means that there is no ground fault in the ascending lane. The same applies to the descending line. However, reclosing logic should be aware of the following developments. First, if there is a ground fault in the tram line where reclosing is attempted, if there is a ground fault, the up and down lines are all tripped by the ground fault protection relay, and if the reclosing attempt is repeated, both the up and down lines are tripped again. There is a high possibility that the recovery will be delayed due to the unexpected lockout condition, where both the up and down lines are separated from the grid. Therefore, in order to avoid this, when the first reclosure fails, the failed tank line is remembered, and the next time the vehicle is changed to another tank line, the reclose is performed, and the failed tank line does not reclose.
도 5는 B 변전소를 중심으로 방향차동지락보호계전기시스템의 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.5 is a flowchart illustrating an operation of a differential ground fault protection relay system centering on a B substation.
방향차동지락보호계전기는 상시적으로 임의의 변전소를 중심으로 나가는 전류값(I1~I8)을 측정하여 오른쪽 전류값(IG-R) 과 왼쪽 전류값(IG-L ) 의 값을 연산에 의해 산출하고, 그 값이 지락판단 기준값(Iset) 보다 큰지 작은지를 판단하여, 작으면 정상적인 상태로 판단하여 처음으로 되돌아가서 계속 전류(I1~I8 ) 의 값을 측정하고, 기준값 보다 크면 지락사고가 발생한 것으로 판단한다. 이때 산출된 오른쪽 전류값(IG-R)이 지락판단 기준값(Iset)보다 크면 오른쪽 방향에서 지락사고가 발생한 것으로 판단할 수 있고, 반대로 산출된 왼쪽 전류값이 기준값 보다 크면 왼쪽 방향에서 지락사고가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 상기 과정을 통해 지락사고가 오른쪽 방향에서 발생한 것으로 감지되면 오른쪽에 인접한 변전소의 방향차동지락보호계전기시스템으로 지락사고 감지신호를 송신하고, 동시에 오른쪽에 인접한 변전소의 방향차동지락보호계전기로부터 지락사고 감지를 수신하면 당해 변전소의 오른쪽 인접구간에서 지락사고가 발생한 것으로 판단하여 오른쪽 방향의 피더차단기를 모두 트립시킨다. 한편, 오른쪽에 인접한 변전소의 방향차동지락보호계전기시스템에서는 같은 원리에 의하여 자신의 변전소로부터 왼쪽 인접구간에서 지락사고가 발생한 것으로 판단하여 왼쪽으로 인출되는 피더차단기를 차단하여 지락사고 구간을 계통으로부터 분리한다.The direction differential ground fault protection relay constantly calculates the current value (I 1 ) and the current value (I GR ) and the left current value (I GL ) by calculating the current value (I 1 ~ I 8 ) going out of any substation. If the value is larger than the ground fault reference value (I set ), it is judged if it is small. If it is small, it is judged as normal state, and it returns to the beginning and continuously measures the value of the current (I 1 ~ I 8 ). It is determined that has occurred. At this time, if the calculated right current value (I GR ) is larger than the ground fault determination value (I set ), it can be determined that a ground fault has occurred in the right direction.If the calculated left current value is larger than the reference value, a ground fault has occurred in the left direction. It can be judged that. When the ground fault is detected in the right direction through the above process, the ground fault detection signal is transmitted to the directional differential ground fault protection relay system of the substation adjacent to the right side, and at the same time, the ground fault detection is detected from the directional differential ground fault protection relay of the substation adjacent to the right side. Upon reception, it is determined that a ground fault has occurred in the adjacent section on the right side of the substation, and trips all feeder breakers in the right direction. On the other hand, in the directional differential ground fault protection relay system of the substation adjacent to the right side, it is judged that the ground fault occurred in the adjacent section of its substation according to the same principle, and separates the ground fault section from the system by blocking the feeder breaker drawn to the left. .
만약, 자신의 위치에서는 지락 전류가 기준값을 초과하여 검출되더라도 인접한 변전소의 방향차동지락보호계전기시스템으로부터 지락사고 감지신호를 수신하지 못하였을 경우에는 인접구간에서는 지락사고가 발생한 것이 아니라고 판단하여 다시 전류값(I1~I8) 측정단계로 복귀한다.If the ground fault current is detected above the reference value, if the ground fault detection signal is not received from the directional differential ground fault protection relay system of the adjacent substation, it is determined that the ground fault has not occurred in the adjacent section. (I 1 ~ I 8 ) Return to the measuring step.
상기와 같은 동작에 의해 지락사고 구간이 외부로부터 완전히 격리되면, 상기 지락사고 구간 내에서 상행선 또는 하행선 중 어느 곳에서 지락사고가 발생하였는지를 판별하기 위해 재폐로 동작을 수행시킨다.When the ground fault section is completely isolated from the outside by the above operation, a reclosing operation is performed to determine whether a ground fault occurs in an up line or a down line within the ground fault section.
만약, 상행선의 피더차단기를 재폐로 하였을 경우에, 재폐로가 성공적으로 이루어지면 상행선의 급전선에 지락사고가 존재하지 않음을 알 수 있고, 재폐로의 수행이 실패한다면 상행선의 급전선에서 지락사고가 발생한 것임을 알 수 있다. If re-closing of the feeder breaker of the ascending ship is successful, it can be seen that a ground fault does not exist in the feeder of the ascending ship. It can be seen that.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 방향차동지락보호계전기 시스템을 적용하면, 열차가 운행되고 있는 전기철도에서 지락사고가 발생할 경우, 지락사고 발생 구간 및 지락사고 발생 방향을 판별하여 지락사고 구간만을 계통에서 분리시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, when the directional differential ground fault protection relay system proposed in the present invention is applied, when a ground fault occurs in an electric railway in which a train is operated, a ground fault occurrence section and a ground fault occurrence direction are determined. There is an effect that can separate the bay from the system.
또한, 본 발명은 상기와 같이 지락사고 구간만을 계통에서 분리시킴으로서 건전 구간을 주행하는 열차는 정상적으로 운행되도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of allowing the train running in the healthy section to operate normally by separating only the ground fault section from the system as described above.
특히, 본 발명은 정확한 사고 구간을 판단하여 피더 차단기를 동작하여 전력공급을 차단함으로써, 지락사고로 인한 인명 피해 및 차량의 파손 등을 방지할 수 있는 효과가 있다. In particular, the present invention has the effect of preventing the injury and damage to the vehicle due to ground fault by blocking the power supply by operating the feeder breaker to determine the correct accident section.
도 1은 종래 지락보호계전기의 개념도.1 is a conceptual diagram of a conventional ground fault protection relay.
도 2는 본 발명에 있어서 전기철도의 방향차동지락보호계전기 시스템의 블럭도.Figure 2 is a block diagram of a directional differential grounding protection relay system of the electric railway in the present invention.
도 3은 본 발명에 있어서 전기철도의 DC 급전계통 방향차동지락보호계전기 시스템의 개념 및 전류측정을 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining the concept and current measurement of the DC feed system directional differential ground fault protection relay system of the electric railway in the present invention.
도 4는 본 발명에 있어서, 전기철도의 DC 급전시스템의 지락사고 지점의 방향 검출을 설명하기 위한 도면.4 is a view for explaining the direction detection of the ground fault point of the DC power supply system of the electric railway in the present invention.
도 5는 본 발명에 있어서, 방향차동지락보호계전기 시스템의 동작 흐름도를 나타낸 도면.5 is a flowchart showing the operation of the directional differential ground fault protection system according to the present invention;
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※
10 : 종래 전형적인 지락보호계전기10: conventional typical ground fault protection relay
20 : 전류측정부 21 : 연산부20: current measuring unit 21: calculating unit
22 : 누설전류 판단부 23 : 송신부22: leakage current judging unit 23: transmitting unit
24 : 제어부 25 : 피더 차단기 트립 제어부24 control unit 25 feeder breaker trip control unit
26 : 재폐로 회로 제어부 27 : 재폐로 성공여부 판단부26: reclosing circuit control unit 27: reclosing success determination unit
100 : DC 급전 변전소 200 : 열차100: DC feed substation 200: train
B1, B2, B3, B4 : 피더 차단기B 1 , B 2 , B 3 , B 4 : Feeder Breaker
I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7, I8 : 각 지점의 전류값I 1 , I 2 , I 3 , I 4 , I 5 , I 6 , I 7 , I 8 : current value at each point
F1, F2 : 지락사고 위치F 1 , F 2 : ground fault
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